CN105339671B - 换气装置 - Google Patents

Abstract

本发明的换气装置，在逆变电路(15)的各相的下臂与负电位侧之间按每相***有分流电阻(18)。用放大部(19)对因在该分流电阻(18)中流动的电流而产生的分流电阻(18)的两端的电位差进行放大。电流检测部(20)根据该放大部(19)的输出，检测在由无传感器无刷DC电动机构成的电动机(8)中流动的各相的电流。旋转检测部(25)基于由该电流检测部(20)检测出的电流计算电动机(8)的转速和位置。根据该结构，能够直接检测只在电动机(8)的绕组流动的电流，所以能够准确地检测电动机绕组的电流，能够在换气装置中从低风量至大风量将换气风量总是保持一定。

Description

换气装置

技术领域

本发明涉及空调装置等的进行逆变控制的风扇电动机等的换气装置的风量控制方法。

背景技术

能够作为换气装置使用的现有的送风装置的控制电路具有以下结构。首先，将来自交流电源的交流电力由交直转换电路从交流转换为直流，利用电容器平滑化。在电容器的两端产生直流电压，经由电流检测器输入到逆变器。使构成逆变器的6个半导体相互动作(开关)，驱动电动机。在电动机中流动的电流，经由逆变器、电流检测器流动，所以用在电流检测器的两端感应的电压检测电流。

另外，位置传感器以产生与电动机的旋转得到的转子的位置对应的信号的方式安装。根据来自位置传感器的信号，转速检测部检测电动机的转速，在此检测出的转速输出到风量运算部和速度控制部。另外，风量运算部根据由电流检测部检测出的电动机的电流值和由转速检测部检测出的电动机的转速，计算由与电动机连接的风扇产生的风量。

在风量运算部中，根据由转速检测部检测出的转速和由电流检测部检测出的电流，用风量运算部计算风量，得到用目标转速计算部计算出的计算风量与目标风量的偏差，以该偏差为0的方式计算成为电动机的动作的目标的目标转速。速度控制部对电动机进行速度控制以使得成为用风量运算部计算出的目标转速。因此，由与电动机连接的风扇产生的风量与目标风量一致，所以成为将风量控制在一定的结构(例如，下述专利文献1)。

另外，如果产生瞬时停电，则利用电容器平滑化后的直流电压、即驱动电动机的电压会产生大的变动，不能进行使风量一定的控制。因此，成为下述结构：在因瞬时停电而直流电压降低时，通过立即停止电压施加，使电动机停止，缓和电容器的放电，延长瞬时停电保证时间(例如，下述专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-165477号公报

专利文献2：日本实开昭61-107003号公报

发明内容

这种现有的送风装置使用电流和转速进行风量的计算，但电流检测部成为连接于将构成逆变电路的下臂的开关元件的负电位侧端子汇总成一个的部位和电路接地之间的结构。

作为这种送风装置的课题，用电流检测部测定电动机的电流，但电流检测部与电路的接地连接，所以只能以三相合成电流检测电动机电流。另外，在开关元件成为驱动器组的情况下，存在会检测出驱动所需的电流而不能检测准确的电动机的相电流的课题。

另外，在大风量运转送风装置的情况下，在电路中流动的电流大(例如1.2A)。另一方面，上述驱动器需要的电流约为10mA，其占有的比例小，对风量没有影响。但是，在以小风量运转的情况下，在电路流动的电流减小(30mA左右)，驱动器需要的电流(10mA)所占的比例增大。因此，检测的电流相对于与实际的风量对应的电流值包含大的误差，不能对风量高精度地进行控制。

于是，本发明提供一种高精度检测流过电动机的电流，相对于目标风量高精度地进行风量控制的换气装置。

另外，如上所述，在用电流检测部测定电动机的电流，能够作为计算风量的换气装置使用的现有的送风装置中，根据电流检测部的输出计算电动机的位置。因此，成为下述结构：在因瞬时停电等用于驱动电动机的直流电压降低时，立即停止电动机的控制，使电动机驱动停止。但是，一旦停止电动机的控制，为了再次驱动电动机，需要完全停止电动机，再起动时需要时间，所以具有带给用户不快感的课题。

于是，本发明提供一种调整瞬时停电时的电动机的转速，在瞬时停电时不带给用户不快感的换气装置。

本发明的换气装置是能够使风量可变的换气装置，在换气装置内部设置有驱动叶片的电动机和控制电动机的控制电路。另外，在控制电路内部具有逆变电路，该逆变电路将三个臂以三相桥式接线，对电动机施加三相PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)方式的交流电压，其中各所述臂由上臂和下臂构成，将进行相反的ON/OFF动作的2个开关元件串联连接于直流电压而成。另外，在控制电路内部具有：在逆变电路的各相的下臂与负电位侧之间按每相***的分流电阻；和对分流电阻的端子间电压进行放大的放大部。另外，包括：根据放大部的输出检测流到电动机的各相的电流的电流检测部；和基于由电流检测部检测出的电流计算电动机的转速和位置的旋转检测部。另外，控制电路具有风量运算部，其输入由电流检测部检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由旋转检测部计算出的转速，将所输入的电流值和转速与对应于目标风量的电流值和转速分别进行比较。另外，具有速度控制部，其基于风量运算部的比较结果，在逆变电路中使占空比可变，从而控制电动机的转速。

根据该结构，本发明起到下述这种效果：由于能够直接检测只在电动机的绕组中流动的电流，所以能够准确地检测电动机绕组的电流，能够将换气风量总是保持一定，且能够降低无效能量。

附图说明

图1是表示在天花板安装本发明第1实施方式的换气装置的状态的安装图。

图2是表示本发明第1实施方式的换气装置的控制电路的结构的方框图。

图3是表示本发明第1实施方式的换气装置的运转动作的流程图。

图4是表示本发明第2实施方式的换气装置的控制电路的结构的方框图。

图5是表示本发明第2实施方式的换气装置的运转动作的流程图。

图6是表示本发明第3实施方式的换气装置的控制电路的结构的方框图。

图7是表示本发明第3实施方式的换气装置的运转动作的流程图。

图8是表示本发明第4实施方式的换气装置的控制电路的结构的方框图。

图9是表示本发明第4实施方式的换气装置的运转动作的流程图。

图10是表示本发明第5实施方式的换气装置的控制电路的结构的方框图。

图11是表示本发明第5实施方式的换气装置的运转动作的流程图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

对于本发明第1实施方式的换气装置，以设置于建筑物内的天花板的方式进行说明。

本实施方式的换气装置是有效利用DC电动机的特征，进行从低转速至高转速的控制，利用一个换气装置从小风量至大风量进行供应的装置。

如图1所示，本实施方式的换气装置设置于室内1的天花板内2，在主体3的下方具有吸入口3a。在主体3的侧面设置有接头(adapter)4，通过与接头4连接的排气管道5，主体3与设置于外壁等的排气口(未图示)连接。在主体3内部设置有由叶片7和使叶片7旋转的无传感器无刷DC电动机构成的电动机8，在吸入口3a设置有覆盖该吸入口3a的百叶窗9。该百叶窗9具有室内的空气通过的通气口。另外，驱动电动机8的控制电路10配置于换气装置的主体3的内部。而且，具有电源通断开关11a和风扇档设定开关11b的遥控装置11配置于室内的墙壁，且利用信号线10a与控制电路10连接。

图2是表示本实施方式的换气装置的控制电路10的结构的方框图。图2中，从工频电源12供给的交流电压用交直转换电路13进行了直流转换后，用平滑电容器14平滑化，对逆变电路15施加平滑化后的直流电压。逆变电路15使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。电动机8由卷绕有绕组的定子16和具备磁铁的转子17构成。

另外，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间，按每相***有分流电阻18。利用放大部19对因在分流电阻18中流动的电流而产生的分流电阻18的两端的电位差进行放大。根据该放大部19的输出，电流检测部20检测在电动机8中流动的各相的电流。旋转检测部25基于由该电流检测部20检测出的电流，计算电动机8的转速和位置。

风量运算部24将由电流检测部20检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由旋转检测部25计算出的转速与对应于目标风量Qs的电流值和转速分别进行比较。然后，风量运算部24基于该比较结果，判断送风量相对于目标风量Qs是高还是低。

目标风量运算部21与风扇档设定开关11b的设定对应地计算目标风量Qs，对风量运算部24指示该目标风量Qs。

放大率变更部22输入目标风量运算部21计算出的目标风量Qs，根据该目标风量Qs的大小变更规定的相的放大部19的放大率。

速度控制部23对逆变电路15输出占空比，使由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8的转速可变。

而且，电动机8使转速可变，输出需要的风量。

以下，使用图3说明本实施方式的换气装置的动作。

使用者为了运转换气装置，操作遥控装置11接通换气装置的主体3的电源，将风扇档设定开关11b设定在例如弱档。于是，对控制电路10施加电压，并且目标风量运算部21根据风扇档设定开关11b“弱档”的设定，对风量运算部24决定并指示与弱档对应的目标风量Qs(步骤S101)。该目标风量Qs的决定方法，可以参照储存于存储器的表(table)决定，也可以基于预先设定的计算式。当该目标风量Qs被决定时，根据目标风量Qs，利用放大率变更部22变更三相中任一相的放大率(步骤S102)。速度控制部23基于由目标风量Qs决定的值，对逆变电路15输出占空比。

当占空比被输出到逆变电路15时，使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。当电动机8被驱动时，在分流电阻18中流动电流。放大部19放大各分流电阻18的两端的电位差。在电流检测部20中，检测放大后的各分流电阻18的两端的电位差，基于该电位差按每相检测在电动机8的绕组中流动的绕组电流(步骤S103)。将检测出的绕组电流中2相份输入到旋转检测部25。详细后述，剩余的1相份的绕组电流要输入到风量运算部24。在旋转检测部25中，根据2相份的绕组电流计算电动机8的转速和位置(步骤S104)。

接着，在风量运算部24中，根据由电流检测部20检测出的1相份的电流值和由旋转检测部25检测出的转速计算当前的输出风量Qn(步骤S105)。然后，风量运算部24比较计算出的输出风量Qn和目标风量Qs。在输出风量Qn比目标风量Qs小的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出增大占空比的输出的指示。在输出风量Qn比目标风量Qs大的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出减小占空比的输出的指示，并以减小输出风量Qn与目标风量Qs的偏差的方式进行控制(步骤S106)。

在此，在输出风量Qn比额定风量充分小的情况下，在分流电阻18中流动的电流小，在电流检测部20中难以准确地检测流到绕组电流的电流。因此，在目标风量Qs比规定风量Qa小的情况下，放大率变更部22进行提高用于检测要输入到风量运算部24的电流值的放大部19的放大率的处理(步骤S107、步骤S102)。规定风量Qa是预先储存的风量的值。该Qa被设定为比额定风量充分小，如果不切换放大率进行检测就不能利用电流检测部20准确地检测绕组电流的值。

如上构成的换气装置，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间按每相***分流电阻18，通过检测在分流电阻18中流动的电流来检测在电动机8中流动的电流，由此能够高精度检测绕组电流。另外，通过利用放大率变更部22变更各相中任一相的放大率，能够准确地检测绕组电流。因此，能够利用一个主体实现有效利用DC电动机的特征的小风量至大风量的换气。

另外，在本实施方式中，放大率变更部22采用与目标风量Qs对应地切换放大率的结构，但也可以基于电流检测部20检测出的电流值切换放大率。

另外，本实施方式中，使用由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8构成。但是，切换放大率的放大率变更部22也可以应用于将转子17相对于定子16的相对位置利用磁传感器的输出进行位置检测的无刷DC电动机。即，在分流电阻18与某一相连接，放大率变更部22切换对该分流电阻18的两端的电位差进行放大的放大部19的放大率的结构中效果也相同。

(第2实施方式)

以下，对本发明第2实施方式的换气装置进行说明。

本实施方式的换气装置是有效利用DC电动机的特征，进行从低转速至高转速的控制，利用一个换气装置从小风量至大风量进行供应的装置。

另外，本实施方式的换气装置的整体结构与本发明的第1实施方式的换气装置相同，对于构成要素附加相同的符号，省略说明。

图4是表示本发明第2实施方式的换气装置的控制电路10的结构的方框图。图4中，将从工频电源12供给的交流电压在交直转换电路13进行了直流转换后，直流电压可变部26用后述的方法生成期望的直流电压。所生成的直流电压通过平滑电容器14平滑化，施加到逆变电路15。逆变电路15使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。电动机8由卷绕有绕组的定子16和具备磁铁的转子17构成。

另外，交直转换电路13与直流电压可变部26一起构成电源电路27。

另外，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间，按每相***有分流电阻18。利用放大部19对因在分流电阻18中流动的电流而产生的分流电阻18的两端的电位差进行放大。根据该放大部19的输出，电流检测部20检测在电动机8中流动的各相的电流。旋转检测部25基于由该电流检测部20检测出的电流，计算电动机8的转速和位置。

风量运算部24将由电流检测部20检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由旋转检测部25检测出的转速与对应于目标风量Qs的电流值和转速分别进行比较。然后，风量运算部24基于该比较结果，判断送风量相对于目标风量Qs是高还是低。

目标风量运算部21与风扇档设定开关11b的设定对应地计算目标风量Qs。然后，目标风量运算部21将目标风量Qs传递到风量运算部24，并且对直流电压可变部26、放大率变更部22传递目标风量Qs。直流电压可变部26根据该目标风量Qs，变更要输出的直流电压。

放大率变更部22输入目标风量运算部21所决定的目标风量Qs，根据该目标风量Qs的大小变更规定的相的放大部19的放大率。

详细后述，速度控制部23基于风量运算部24输出的当前的输出风量Qn与目标风量Qs的比较结果，对逆变电路15输出占空比，控制电动机8的转速。

这样，电动机8使转速可变，输出需要的风量。

以下，使用图5说明本实施方式的换气装置的动作。

使用者为了运转换气装置，操作遥控装置11接通换气装置的主体3的电源，将风扇档设定开关11b设定在例如弱档。于是，对控制电路10施加电压，并且目标风量运算部21根据风扇档设定开关11b“弱档”的设定，对风量运算部24决定并指示与弱档对应的目标风量Qs(步骤S201)。该目标风量Qs的决定方法，可以参照储存于存储器的表决定，也可以基于预先设定的计算式。该目标风量Qs被传递到风量运算部24、直流电压可变部26和放大率变更部22。

直流电压可变部26根据所输入的目标风量Qs变更要输出的直流电压(步骤S202)。

在此，由直流电压可变部26输出的电压被设定成，在弱档的情况下输出的最大占空比(例如，95％)的情况下能够满足规定的目标风量的输出电压。由此，在电动机8的绕组中流动的电流增加，风量运算部24识别的电流值增加。

当目标风量Qs被决定时，根据目标风量Qs，利用放大率变更部22变更三相中任一相的放大率(步骤S203)。速度控制部23基于风量运算部24输出的当前的输出风量与目标风量Qs的比较结果，对逆变电路15输出占空比。

当占空比被输出到逆变电路15时，使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。当电动机8被驱动时，在分流电阻18中流动电流。放大部19放大各分流电阻18的两端的电位差。在电流检测部20中，检测放大后的各分流电阻18的两端的电位差，基于该电位差按每相检测在电动机8的绕组中流动的绕组电流(步骤S204)。将检测出的绕组电流中2相份输入到旋转检测部25。详细后述，剩余的1相份的绕组电流要输入到风量运算部24。在旋转检测部25中，根据2相份的绕组电流计算电动机8的转速和位置(步骤S205)。

接着，在风量运算部24中，根据由电流检测部20检测出的1相份的电流值和由旋转检测部25检测出的转速计算当前的输出风量Qn(步骤S206)。然后，风量运算部24比较计算出的输出风量Qn和目标风量Qs。在输出风量Qn比目标风量Qs小的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出增大占空比的输出的指示。在输出风量Qn比目标风量Qs大的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出减小占空比的输出的指示，并以减小输出风量Qn与目标风量Qs的偏差的方式进行控制(步骤S207)。

在此，在输出风量Qn比额定风量充分小的情况下，在分流电阻18中流动的电流小，在电流检测部20中难以准确地检测流到绕组电流的电流。因此，在目标风量Qs比规定风量Qa小的情况下，放大率变更部22进行提高用于检测要输入到风量运算部24的电流值的放大部19的放大率的处理(步骤S208、步骤S203)。规定风量Qa是预先储存的风量的值。该Qa被设定为比额定风量充分小，如果不切换放大率进行检测就不能利用电流检测部20准确地检测绕组电流的值。

如上构成的换气装置，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间按每相***分流电阻18，通过检测在分流电阻18中流动的电流来检测在电动机8中流动的电流，由此能够高精度检测绕组电流。

另外，根据目标风量Qs，由直流电压可变部26变更要输出的直流电压。特别是在小风量的情况下，减小要输出的直流电压，增加在电动机8的绕组中流动的电流。这样，通过增加风量运算部24识别的电流值，减小识别误差，能够准确地检测电动机绕组的电流，所以能够将换气风量总是保持一定。

另外，通过利用放大率变更部22变更各相中任一相的放大率，能够准确地检测绕组电流。因此，能够利用一个主体实现有效利用DC电动机的特征的小风量至大风量的换气。

另外，在本实施方式中，放大率变更部22采用与目标风量Qs对应地切换放大率的结构，但也可以基于电流检测部20检测出的电流值切换放大率。

另外，本实施方式中，使用由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8构成。但是，切换放大率的放大率变更部22也可以应用于将转子17相对于定子16的相对位置利用磁传感器的输出进行位置检测的无刷DC电动机。即，在分流电阻18与某一相连接，放大率变更部22切换对该分流电阻18的两端的电位差进行放大的放大部19的放大率的结构中效果也相同。

另外，目标风量运算部21以由遥控装置11输入设定的档作为输入，但也可以在主体内设置开关，以由该开关设定的档作为输入。

(第3实施方式)

以下，对本发明第3实施方式的换气装置进行说明。

本实施方式的换气装置是有效利用DC电动机的特征，进行从低转速至高转速的控制，利用一个换气装置从低风量至大风量供给的装置。

另外，本实施方式的换气装置的整体结构与本发明的第1实施方式的换气装置相同，对于构成要素附加相同的符号，省略说明。

图6是表示本发明第3实施方式的换气装置的控制电路10的结构的方框图。图6中，从工频电源12供给的交流电压用交直转换电路13进行了直流转换后，用平滑电容器14平滑化，对逆变电路15施加平滑化后的直流电压。逆变电路15使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。电动机8由卷绕有绕组的定子16和具备磁铁的转子17构成。

另外，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间，按每相***有分流电阻18。利用放大部19对因在分流电阻18中流动的电流而产生的分流电阻18的两端的电位差进行放大。根据该放大部19的输出，电流检测部20检测在电动机8中流动的各相的电流。旋转检测部25基于由该电流检测部20检测出的电流，计算电动机8的转速和位置。

风量运算部24将由电流检测部20检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由旋转检测部25计算出的转速与对应于目标风量Qs的电流值和转速分别进行比较。然后，风量运算部24基于该比较结果，判断送风量相对于目标风量Qs是高还是低。

目标风量运算部21与风扇档设定开关11b的设定对应地计算目标风量Qs，对风量运算部24指示该目标风量Qs。

放大率变更部22输入目标风量运算部21计算出的目标风量Qs，根据该目标风量Qs的大小变更规定的相的放大部19的放大率。

速度控制部23对逆变电路15输出占空比，使由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8的转速可变。

而且，电动机8使转速可变，输出需要的风量。

以下，使用图7说明本实施方式的换气装置的动作。

使用者为了运转换气装置，操作遥控装置11接通换气装置的主体3的电源，将风扇档设定开关11b设定在例如弱档。于是，对控制电路10施加电压，并且目标风量运算部21根据风扇档设定开关11b“弱档”的设定，对风量运算部24决定并指示与弱档对应的目标风量Qs(步骤S301)。该目标风量Qs的决定方法，可以参照储存于存储器的表决定，也可以基于预先设定的计算式。当该目标风量Qs被决定时，根据目标风量Qs，利用放大率变更部22变更三相中任一相的放大率(步骤S302)。速度控制部23基于由风量运算部24决定的调制系数，对逆变电路15输出占空比。

当占空比被输出到逆变电路15时，使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。当电动机8驱动时，电流在分流电阻18中流动。放大部19放大各分流电阻18的两端的电位差。在电流检测部20中，检测放大后的各分流电阻18的两端的电位差，基于该电位差按每相检测在电动机8的绕组中流动的绕组电流(步骤S303)。将检测出的绕组电流中2相份输入到旋转检测部25。详细后述，剩余的1相份的绕组电流要输入到风量运算部24。在旋转检测部25中，根据2相份的绕组电流计算电动机8的转速和位置。

接着，在风量运算部24中，根据由电流检测部20检测出的1相份的电流值和施加到电动机的电压的调制系数计算当前的输出风量Qn。具体而言，例如，预先存储目标风量Qs的施加到电动机的电压的调制系数与电动机电流的关系，基于该关系倒算当前的输出风量Qn。即，对于施加到电动机的电压的调制系数，求出目标风量Qs时的电动机电流(规定电动机电流)。比较该求出的规定电动机电流值和由电流检测部检测出的1相份的电流值，当规定电动机电流值较小时，判断为相比目标风量Qs输出风量Qn较大(过多)。另一方面，当规定电动机电流值较大时，判断为相比目标风量Qs输出风量Qn较小(不足)。另外，当规定电动机电流值和由电流检测部检测出的1相份的电流值相等时，输出风量Qn被计算出与目标风量Qs相等。

然后，在输出风量Qn比目标风量Qs小的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出增大调制系数的输出的指示。在输出风量Qn比目标风量Qs大的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出减小调制系数的输出的指示(步骤S304)。然后，基于从风量运算部24指示的调制系数，速度控制部23输出占空比，并以减小输出风量Qn与目标风量Qs的偏差的方式进行控制(步骤S305)。

在此，在输出风量Qn比额定风量充分小的情况下，在分流电阻18中流动的电流小，在电流检测部20中难以准确地检测流到绕组电流的电流。因此，在目标风量Qs比规定风量Qa小的情况下，放大率变更部22进行提高用于检测要输入到风量运算部24的电流值的放大部19的放大率的处理(步骤S306、步骤S302)。规定风量Qa是预先储存的风量的值。该Qa被设定为比额定风量充分小，如果不切换放大率进行检测就不能利用电流检测部20准确地检测绕组电流的值。

如上构成的换气装置，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间按每相***分流电阻18，通过检测在分流电阻18中流动的电流来检测在电动机8中流动的电流，由此能够高精度检测绕组电流。另外，通过利用放大率变更部22变更各相中任一相的放大率，能够准确地检测绕组电流。因此，能够利用一个主体进行有效利用DC电动机的特征的小风量至大风量的换气。

另外，在本实施方式中，放大率变更部22采用与目标风量Qs对应地切换放大率的结构，但也可以基于电流检测部20检测出的电流值切换放大率。

另外，本实施方式中，使用由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8构成。但是，切换放大率的放大率变更部22也可以应用于将转子17相对于定子16的相对位置利用磁传感器的输出进行位置检测的无刷DC电动机。即，在分流电阻18与某一相连接，放大率变更部22切换对该分流电阻18的两端的电位差进行放大的放大部19的放大率的结构中效果也相同。

(第4实施方式)

以下，对本发明第4实施方式的换气装置进行说明。

本实施方式的换气装置是有效利用DC电动机的特征，进行从低转速至高转速的控制，利用一个换气装置从小风量至大风量进行供应的装置。

另外，本实施方式的换气装置的整体结构与本发明的第1实施方式的换气装置相同，对于构成要素附加相同的符号，省略说明。

图8是表示本发明第4实施方式的换气装置的控制电路10的结构的方框图。图8中将从工频电源12供给的交流电压在交直转换电路13进行了直流转换后，由直流电压可变部26生成期望的直流电压。将所生成的直流电压用平滑电容器14平滑化，施加到逆变电路15。逆变电路15使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。电动机8由卷绕有绕组的定子16和具备磁铁的转子17构成。

另外，交直转换电路13与直流电压可变部26一起构成电源电路27。

另外，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间，按每相***有分流电阻18。利用放大部19对因在分流电阻18中流动的电流而产生的分流电阻18的两端的电位差进行放大。根据该放大部19的输出，电流检测部20检测在电动机8中流动的各相的电流。旋转检测部25基于由该电流检测部20检测出的电流，计算电动机8的转速和位置。

风量运算部24将由电流检测部20检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由旋转检测部25检测出的转速与对应于目标风量Qs的电流值和转速进行比较。然后，风量运算部24基于该比较结果，判断送风量相对于目标风量Qs是高还是低。

目标风量运算部21与风扇档设定开关11b的设定对应地计算目标风量Qs，对风量运算部24指示该目标风量Qs。

放大率变更部22输入目标风量运算部21计算出的目标风量Qs，根据该目标风量Qs的大小变更规定的相的放大部19的放大率。

速度控制部23基于风量运算部24的比较结果，对直流电压可变部26指示对输出电压的变更，并且根据施加到电动机的电压的调制系数对逆变电路15输出占空比，使电动机8的转速可变。

直流电压可变部26输入由目标风量运算部21计算出的目标风量Qs，与该目标风量Qs对应地决定施加于逆变电路15的初始输出电压。然后，直流电压可变部26根据速度控制部23的指示，进行输出电压的增减。

而且，电动机8使转速可变，输出需要的风量。

以下，使用图9说明本实施方式的换气装置的动作。

使用者为了运转换气装置，操作遥控装置11接通换气装置的主体3的电源，将风扇档设定开关11b设定在例如弱档。于是，对控制电路10施加电压，并且目标风量运算部21根据风扇档设定开关11b“弱档”的设定，对风量运算部24决定并指示目标风量Qs(步骤S401)。该目标风量Qs的决定方法，可以参照储存于存储器的表决定，也可以基于预先设定的计算式。该目标风量Qs被传递到风量运算部24和放大率变更部22。

当该目标风量Qs被决定时，放大率变更部22根据目标风量Qs变更三相中任一相的放大率(步骤S402)。速度控制部23基于风量运算部24的比较结果，对直流电压可变部26指示对输出电压的变更，并且对逆变电路15输出占空比。另外，由目标风量运算部21决定的目标风量Qs，被输送至直流电压可变部26。直流电压可变部26基于目标风量Qs决定初始输出电压，输出到逆变电路15。该初始输出电压也可以构成为不仅是电源接通时，而且在利用风扇档设定开关11b变更设定时重设。

当占空比被输出到逆变电路15时，使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。当电动机8驱动时，电流在分流电阻18中流动。放大部19放大各分流电阻18的两端的电位差。在电流检测部20中，检测放大后的各分流电阻18的两端的电位差，基于该电位差按每相检测在电动机8的绕组中流动的绕组电流(步骤S403)。将检测出的绕组电流中2相份输入到旋转检测部25。详细后述，剩余的1相份的绕组电流要输入到风量运算部24。在旋转检测部25中，根据2相份的绕组电流计算电动机8的转速和位置。

接着，在风量运算部24中，根据由电流检测部20检测出的1相份的电流值和施加到电动机的电压的调制系数计算当前的输出风量Qn(步骤S404)。具体而言，例如，预先存储目标风量Qs的施加到电动机8的电压的调制系数与电动机电流的关系，基于该关系倒算当前的输出风量Qn。即，对于施加到电动机8的电压的调制系数，求出目标风量Qs时的电动机电流(规定电动机电流)。比较该求出的规定电动机电流值和由电流检测部20检测出的1相份的电流值，当规定电动机电流值较小时，判断为相比目标风量Qs输出风量Qn较大(过多)。另一方面，当规定电动机电流值较大时，判断为相比目标风量Qs输出风量Qn较小(不足)。另外，当规定电动机电流值和由电流检测部20检测出的1相份的电流值相等时，判断为输出风量Qn与目标风量Qs相等(步骤S405)。

然后，速度控制部23以调制系数为规定的范围内的方式对直流电压可变部26作出变更输出电压的指示或进行逆变电路15的调制系数的变更。在此，作为调制系数的规定的范围为70～90％的范围，以使得降低逆变电路15的开关损失，提高电动机8和控制电路10加起来的综合效率。

更详细而言，在速度控制部23中，在输出风量Qn比目标风量Qs小的情况下，进行增大调制系数的处理(步骤S406、步骤S407)。但是，在调制系数上升至上限值的情况下，对直流电压可变部26作出增大输出电压的指示(步骤S406、步骤S408、步骤S409)。

相反，在输出风量Qn比目标风量Qs大的情况下，进行减少调制系数的处理(步骤S406、步骤S407)。但是，在调制系数下降至下限值的情况下，对直流电压可变部26作出减小输出电压的指示(步骤S406、步骤S408、步骤S409)。

在此，在输出风量Qn比额定风量充分小的情况下，在分流电阻18中流动的电流小，在电流检测部20中难以准确地检测流到绕组电流的电流。因此，在目标风量Qs比规定风量Qa小的情况下，放大率变更部22进行提高用于检测要输入到风量运算部24的电流值的放大部19的放大率的处理(步骤S410、步骤S402)。规定风量Qa是预先储存的风量的值。该Qa被设定为比额定风量充分小，如果不切换放大率进行检测就不能利用电流检测部20准确地检测绕组电流的值。

如上构成的换气装置，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间按每相***分流电阻18，通过检测在分流电阻18中流动的电流来检测在电动机8中流动的电流，由此能够高精度检测绕组电流。另外，通过利用放大率变更部22变更各相中任一相的放大率，能够准确地检测绕组电流。因此，能够利用一个主体进行有效利用DC电动机的特征的小风量至大风量的换气。

另外，在本实施方式中，放大率变更部22采用与目标风量Qs对应地切换放大率的结构，但也可以基于电流检测部20检测出的电流值切换放大率。

另外，本实施方式中，使用由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8构成。但是，切换放大率的放大率变更部22也可以应用于将转子17相对于定子16的相对位置利用磁传感器的输出进行位置检测的无刷DC电动机。即，在分流电阻18与某一相连接，放大率变更部22切换对该分流电阻18的两端的电位差进行放大的放大部19的放大率的结构中效果也相同。

另外，目标风量运算部21以由遥控装置11输入设定的档作为输入，但也可以在主体内设置开关，以由该开关设定的档作为输入。

(第5实施方式)

以下，对本发明第5实施方式的换气装置进行说明。

本实施方式的换气装置是有效利用DC电动机的特征，进行从低转速至高转速的控制，利用一个换气装置从低风量至大风量供给的装置。

另外，本实施方式的换气装置的整体结构与本发明的第1实施方式的换气装置相同，对于构成要素附加相同的符号，省略说明。

图10是表示本发明第5实施方式的换气装置的控制电路10的结构的方框图。图5中，从工频电源12供给的交流电压用交直转换电路13进行了直流转换后，用平滑电容器14平滑化，对逆变电路15施加平滑化后的直流电压。逆变电路15使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。电动机8由卷绕有绕组的定子16和具备磁铁的转子17构成。

另外，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间，按每相***有分流电阻18。利用放大部19对因在分流电阻18中流动的电流而产生的分流电阻18的两端的电位差进行放大。根据该放大部19的输出，电流检测部20检测在电动机8中流动的各相的电流。旋转检测部25基于由该电流检测部20检测出的电流，计算电动机8的转速和位置。

风量运算部24将由电流检测部20检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由旋转检测部25计算出的转速与对应于目标风量Qs的电流值和转速分别进行比较。然后，风量运算部24基于该比较结果，判断送风量相对于目标风量Qs是高还是低。

目标风量运算部21与风扇档设定开关11b的设定对应地计算目标风量Qs，对风量运算部24指示该目标风量Qs。

放大率变更部22输入目标风量运算部21计算出的目标风量Qs，根据该目标风量Qs的大小变更规定的相的放大部19的放大率。

速度控制部23对逆变电路15输出占空比，使由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8的转速可变。

而且，电动机8使转速可变，输出需要的风量。

另外，控制电路10包括检测作为电动机8的驱动电压的平滑电容器14的电压的电压检测部28。电压检测部28将检测出的电压值输出到目标风量运算部21。目标风量运算部21监视用电压检测部28检测出的电压值，当该电压值降低规定的偏差以上时，降低目标风量Qs。

以下，使用图11说明本实施方式的换气装置的动作。

使用者为了运转换气装置，操作遥控装置11接通换气装置的主体3的电源，将风扇档设定开关11b设定在例如弱档。于是，对控制电路10施加电压，并且目标风量运算部21根据风扇档设定开关11b“弱档”的设定，对风量运算部24决定并指示与弱档对应的目标风量Qs(步骤S501)。该目标风量Qs的决定方法，可以参照储存于存储器的表决定，也可以基于预先设定的计算式。

另外，目标风量运算部21在来自电压检测部28的信号V低于规定阈值V1时，判断为因瞬时停电而平滑电容器14的电压降低(步骤S502)。然后，目标风量Qs不管风扇档设定开关11b的设定，降至例如最低风量Qmin(步骤S503)。由此，瞬时停电发生时，目标风量Qs降低至最低风量Qmin，平滑电容器14的电压下降变得缓和，在瞬时停电恢复之前能够继续电动机8的控制。

另外，在来自电压检测部28的信号V恢复至规定阈值V1以上时，目标风量运算部21进行返回按照风扇档设定开关11b的设定的目标风量Qs的动作(步骤S502)。

当目标风量Qs被决定时，根据目标风量Qs，利用放大率变更部22变更三相中任一相的放大率(步骤S504)。速度控制部23基于由目标风量Qs决定的值，对逆变电路15输出占空比。

当占空比被输出到逆变电路15时，使6个开关元件依次导通，驱动由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8。当电动机8驱动时，电流在分流电阻18中流动。放大部19放大各分流电阻18的两端的电位差。在电流检测部20中，检测放大后的各分流电阻18的两端的电位差，基于该电位差按每相检测在电动机8的绕组中流动的绕组电流(步骤S505)。将检测出的绕组电流中2相份输入到旋转检测部25。详细后述，剩余的1相份的绕组电流要输入到风量运算部24。在旋转检测部25中，根据2相份的绕组电流计算电动机8的转速和位置。

接着，在风量运算部24中，根据由电流检测部20检测出的1相份的电流值和由旋转检测部25检测出的转速计算当前的输出风量Qn(步骤S505、步骤S506、步骤S507)。然后，风量运算部24比较计算出的输出风量Qn和目标风量Qs。在输出风量Qn比目标风量Qs小的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出增大占空比的输出的指示。在输出风量Qn比目标风量Qs大的情况下，风量运算部24对速度控制部23作出减小占空比的输出的指示，并以减小输出风量Qn与目标风量Qs的偏差的方式进行控制(步骤S508)。

在此，在输出风量Qn比额定风量充分小的情况下，在分流电阻18中流动的电流小，在电流检测部20中难以准确地检测流到绕组电流的电流。因此，在目标风量Qs比规定风量Qa小的情况下，放大率变更部22进行提高用于检测要输入到风量运算部24的电流值的放大部19的放大率的处理(步骤S509、步骤S504)。规定风量Qa是预先储存的风量的值。该Qa被设定为比额定风量充分小，如果不切换放大率进行检测就不能利用电流检测部20准确地检测绕组电流的值。

如上构成的换气装置，在逆变电路15的各相的下臂与负电位侧之间按每相***分流电阻18，通过检测在分流电阻18中流动的电流来检测在电动机8中流动的电流，由此能够高精度检测绕组电流。另外，通过利用放大率变更部22变更各相中任一相的放大率，能够准确地检测绕组电流。因此，能够利用一个主体进行有效利用DC电动机的特征的小风量至大风量的换气。

另外，目标风量运算部21在内部存储电源电压的下限值(阈值)V1。目标风量运算部21在来自电压检测部28的信号V比阈值V1小的情况下，判断为发生了瞬时停电。在判断为发生了瞬时停电时，进行降低目标风量Qs的指示。然后，通过降低目标风量Qs，平滑电容器14的电压下降变得缓和，在瞬时停电恢复之前能够继续电动机8的控制。即，不需要停止电动机8，能够构成不给用户带来不快感的换气装置。

另外，在本实施方式中，放大率变更部22采用与目标风量Qs对应地切换放大率的结构，但也可以基于电流检测部20检测出的电流值切换放大率。

另外，本实施方式中，使用由无传感器无刷DC电动机构成的电动机8构成，但是切换放大率的放大率变更部22也可以应用于将转子17相对于定子16的相对位置利用磁传感器的输出进行位置检测的无刷DC电动机。即，在分流电阻18与某一相连接，放大率变更部22切换对该分流电阻18的两端的电位差进行放大的放大部19的放大率的结构中效果也相同。

另外，本实施方式中，采用了对于来自电压检测部的输出V，规定阈值仅为V1的结构，但也可以采用通过设置多个规定阈值，使风量阶段性变化的结构。

产业上的利用可能性

本发明的安装于建筑物的换气装置，在不管管道阻力、外部风压，在规定的时间内都能够得到风量的产品中广泛有用。

附图标记说明

1 室内

2 天花板内

3 主体

4 接头

5 排气管道

7 叶片

8 电动机

9 百叶窗(Louver)

10 控制电路

10a 信号线

11 遥控装置

11a 电源通断开关

11b 风扇档设定开关

12 工频电源

13 交直转换电路

14 平滑电容器

15 逆变电路

16 定子

17 转子

18 分流电阻

19 放大部

20 电流检测部

21 目标风量运算部

22 放大率变更部

23 速度控制部

24 风量运算部

25 旋转检测部

26 直流电压可变部

27 电源电路

28 电压检测部

Claims (7)

1.一种风量可变的换气装置，其特征在于：

在所述换气装置内部设置有：

驱动叶片的电动机；和

控制所述电动机的控制电路，

在所述控制电路内部设置有：

逆变电路，其将三个臂以三相桥式接线，对所述电动机施加三相PWM方式的交流电压，其中各所述臂由上臂和下臂构成，且通过将进行相反的ON/OFF动作的2个开关元件串联连接于直流电压而成；

在所述逆变电路的各相的下臂与负电位侧之间按每相***的分流电阻；

对所述分流电阻的端子间电压进行放大的放大部；

根据所述放大部的输出检测流到电动机的各相的电流的电流检测部；和

基于由所述电流检测部检测出的电流计算电动机的转速和位置的旋转检测部，

所述控制电路还具有：

风量运算部，其输入由所述电流检测部检测出的各相的电流值中任一相的电流值和由所述旋转检测部计算出的转速，将所输入的电流值和转速与对应于目标风量的电流值和转速分别进行比较；和

速度控制部，其基于所述风量运算部的比较结果，在所述逆变电路中使占空比可变，从而控制所述电动机的转速。

2.如权利要求1所述的换气装置，其特征在于：

包括电源电路，该电源电路包括对工频电源进行整流平滑后生成期望的直流电压给所述逆变电路的直流电压可变部，

所述直流电压可变部使根据所述目标风量输出的直流电压可变。

3.如权利要求1所述的换气装置，其特征在于，包括：

计算所述换气装置输出的风量的目标值的目标风量运算部；和

检测所述电动机的驱动电压的电压检测部，

所述目标风量运算部监视由所述电压检测部检测出的电压值，当该电压值降低规定的偏差以上时，作出使所述目标风量减少的指示。

4.一种风量可变的换气装置，其特征在于：

在所述换气装置的内部设置有：

驱动叶片的电动机；和

控制所述电动机的控制电路，

在所述控制电路设置有：

逆变电路，其将三个臂以三相桥式接线，对所述电动机施加三相PWM方式的电压，其中各所述臂由上臂和下臂构成，且通过将进行相反的ON/OFF动作的2个开关元件串联连接于直流电压而成；

在所述逆变电路的各相的下臂与负电位侧之间按每相***的分流电阻；

对所述分流电阻的端子间电压进行放大的放大部；

根据所述放大部的输出检测流到电动机的各相的电流的电流检测部；

基于由所述电流检测部检测出的电流计算电动机的转速和位置的旋转检测部；

在所述逆变电路中使占空比可变，从而控制所述电动机的转速的速度控制部；和

风量运算部，其输入由所述电流检测部检测出的各相的电流值中任一相电流值和施加于所述电动机的电压的调制系数，将所输入的电流值和调制系数与对应于目标风量的电流值和调制系数分别进行比较，

所述速度控制部基于所述风量运算部的比较结果，增减调制系数并将其输出到所述逆变电路，以使得成为目标风量。

5.如权利要求4所述的换气装置，其特征在于：

包括电源电路，该电源电路包括对工频电源进行整流平滑后生成期望的直流电压给所述逆变电路的直流电压可变部，

所述速度控制部基于所述风量运算部的比较结果，对所述直流电压可变部作出变更输出电压的指示，

所述直流电压可变部根据所述目标风量，决定对所述电动机施加的初始输出电压，并且根据所述速度控制部的指示提高或降低该输出电压并将其输出。

6.如权利要求1～5中任一项所述的换气装置，其特征在于：

在所述控制电路设置有变更所述放大部的放大率的放大率变更部，

该放大率变更部基于所述目标风量切换用于检测要输入到所述风量运算部的电流值的所述放大部的放大率。

7.如权利要求1～5中任一项所述的换气装置，其特征在于：

在所述控制电路设置有变更所述放大部的放大率的放大率变更部，

该放大率变更部基于所述电流检测部检测出的电流，切换用于检测要输入到所述风量运算部的电流值的所述放大部的放大率。